BAB IV. PERANCANGAN 4.1 Blok Diagram Alat Blok diagram menggambarkan cara kerja semua sistem E-dump secara keseluruhan yang terdiri dari beberapa komponen: Sensor IR Sharp (Buka Tutup) Motor Servo Sensor Load Cell (Timbangan) Arduino Mega Ethernet Shield Router Sensor IR Sharp (Membaca Penuh/tidak penuh sampah) Modul Suara Speaker Gambar 4.1 Blok diagram Alat pada E-dump Secara garis besar sistem kerja pada E-dump adalah: Power supply memberikan energy pada semua komponen-komponen pada perangkat E-dump. Sensor jarak IR Sharp akan membaca objek yang mendekat dalam jarak 20 cm dengan jeda benda yang mendekat selama 1 detik. kemudian mengirimkannya data kepada Arduino Mega 2560. Arduino mega mengirimkan data yang di dapat dari sensor jarak, kemudian mengirimkan data ke servo untuk membuka tutup. Sensor kedua yaitu sensor jarak yang bekerja di dalam tempat sampah apabila ada benda yang menghalangi sensor tersebut kurang dari 22 cm maka sensor akan mengirimkan data ke Arduino mega 2560 Arduino mega 2560 menerima data dari sensor jarak IR Sharp, lalu mengubahnya menjadi data digital, dan kemudian mengirimkan data penuh sampah untuk ditampilkan hasilnya di halaman antar muka E-dump. 23
Data digital dari timbangan menentukan berat sampah yang akan di hasilkan oleh E-dump dan di ubah menjadi suatu informasi berat sampah (over load E-dump). Setelah Arduino Mega mendapatkan info dari timbangan HX711 informasi di kirim ke Arduino mega kemudian hasil digital akan ditampilkan dihalaman antar muka E-dump. 4.1.1 Perancangan Diagram Input Sensor jarak IR Sharp menangkap gelombang yang menghalangi sensor yang berada kurang dari jarak 20 cm di depan sensor. Hasil gelombang yang di tangkap oleh sensor IR Sharp kemudian di kirim ke Arduino mega 2560 dengan bentuk sinyal analog. Benda yang menghalangi sensor Sensor Jarak Mendeteksi Arduino Menerima Data Gambar 4.2 Blok diagram input pada sensor jarak Berlaku juga sensor yang berada di dalam sampah yaitu sensor penuh, sampah cara kerjanya pun sama yaitu apabila ada benda yang menghalangi sensor tersebut maka di nyatakan penuh namun mengunakan waktu 4 detik untuk mendeteksi bahwa sampah penuh. Sensor timbangan hx711 Ketika bagian lain yang lebih elastis mendapat tekanan, maka pada sisi lain akan mengalami perubahan regangan yang sesuai dengan yang dihasilkan oleh straingauge (alat yang digunakan untuk mengukur tegangan atau berat pada suatu objek), hal ini terjadi karena ada gaya yang seakan melawan pada sisi lainnya. Perubahan nilai resistansi yang diakibatkan oleh perubahan gaya diubah menjadi nilai tegangan oleh rangkaian pengukuran yang ada. Dan berat dari objek yang diukur dapat diketahui dengan mengukur besarnya nilai tegangan yang timbul (sumber datasheet HX711) dan data perubahan tegangan di kirim ke Arduino mega untuk di kelola lagi menjadi data berat. 24
Benda yang menghalangi sensor IR Sharp Sensor Jarak IR Sharp mendeteksi objek dalam sinyal digital Berat sampah yang masuk Ke dalam E-dump Sensor Timbangan Menerima perbedaan tegangan Arduino Mega menerima data dari Sensor Timbangan Gambar 4.3 Blok diagram input sensor pendeteksi sampah dan timbangan 4.1.2 Perancangan Diagram Proses Sensor IR Sharp menangkap gelombang panas dengan jarak 20 cm di depan sensor. Hasil dari gelombang yang terdeteksi oleh IR Sharp di kirim ke Arduino untuk di proses. Dan setelah data di proses Arduino mengirimkan data ke motor servo dan modul suara. Sehingga mampu menggerakan motor servo dan speaker mengeluarkan suara. Sensor IR Sharp mendeteksi objek Sinyal digital dikirim ke Arduino Motor Servo Arduino memproses sinyal digita Speaker Gambar 4.4 Blok diagram proses sensor ir buka tutup dan sensor timbangan Hasil deteksi dari sensor inframerah dikirim ke Arduino mega untuk di proses apakah sampah telah mendekati penuh atau tidak, setelah sampah memasuki proses pertama sampah akan di deteksi oleh timbangan dan di proses menjadi data digital dan siap untuk di tampilkan. 25
Sensor Jarak IR Sharp mendeteksi sampah Penuh / Tidak Sensor Timbangan mendeteksi berat Menampilkan Info di halaman antar muka E-dump Ethernet Shield Arduino Mega mengolah data Gambar 4.5 Blok diagram proses sensor pendeteksi sampah dan sensor timbangan 4.1.3 Perancangan Diagram Output Setelah Arduino mega 2560 memproses yang di kirimkan oleh IR Sharp, kemudian Arduino mengirimkan dua sinyal, yang pertama untuk motor servo dan yang kedua untuk modul suara. Sinyal untuk motor servo adalah untuk menggerakan buka tutup sampah. Sedangkan untuk modul suara perintahnya mengeluarkan suara setelah pergerakan motor servo. Motor Servo Membuka tutup tempat samph Arduino memproses sinyal digital Modul Suara Mengeluarkan suara melaluispeaker Gambar 4.6 Blok diagram output sensor ir jarak buka tutup Setelah semua data di proses menjadi data digital maka akan di tampilkan ke halaman antar muka E-dump atas infomasi yang di peroleh dari hasil data dari Arduino mega, adapun hasil yang di miliki Arduino mega adalah bobot sampah yang ditampung dan penuh atau tidaknya berat. 26
Arduino Mega 2560 Ethernet Shield Router Halaman antar muka E-dump Gambar 4.7 Blok Diagram Output Sensor Pendeteksi Sampah dan Sensor Timbangan 4.2 Perancangan Hardware (Perangkat Keras) Berikut ini merupakan perancangan hardware pada E-dump yang mencakup Rangkaian tata letak, Penentuan port, Rangkaian sensor IR Sharp, sensor timbangan hx711, dan rangkaian ethernetshield pada Arduino Mega 2560. Tabel 4.1 Perangkat yang digunakan NO NAMA ALAT BANYAK ALAT 1 Arduino Mega 2560 1 buah 2 Sensor IR Sharp 2 buah 3 Sensor Timbangan HX711 1 buah` 4 Tempat Sampah Sedang 1 buah 5 Ethernet shield 1 buah 6 Speaker mini 1 buah 7 Router 1 buah 8 Kabel USB A/B 1 buah 9 Kabel - 4.2.1 Rangkaian Tata Letak Alat Rangkaian ini telah mempertimbangkan banyak kemungkinan. Selain untuk memudahkan jalannya kerja E-dump, rangkaian ini juga dibuat agar dapat mengatasi hal - hal yang tidak diinginkan seperti putus kabel, gangguan dari air, kerusakan alat, dan lain-lain. Bisa dilihat di Gambar 4.8 dan Gambar 4.9 27
Motor Servo Sensor IR Sharp Gambar 4.8 Tata letak Penempatan Hardware (tampak depan) Motor Servo Sensor IR Sharp Arduino Mega 2560 Ethernet Shield Speaker Router Sensor Load Cell (timbangan) HX711 Gambar 4.9 Tata letak Penempatan Hardware (tampak belakang) Tempat sampah ini berukuran 40 Cm x 24 Cm x 25 Cm. Sebagai penopang komponen alat - alat diantaranya pada bagian buka tutup tempat sampah terdapat motor servo dan sensor IR Sharp. Di bawah pegangan tempat sampah terdapat sensor IR Sharp berguna untuk mendeteksi sampah yang masuk apakah sudah sampai pada batas penuh. Di bagian bawah terdapat timbangan yang akan membaca bobot berat sampah dan mengirim informasi berat ke halaman antar muka E-dump. Pada bagian tengah tempat sampah terdapat Arduino Mega 2560, Ethernet Shiel, Speaker, Router dan Pcb yang menjadi pusat dari E-dump. 28
4.2.1.1 Tata Letak Sensor IR Sharp Berikut tata letak sensor inframerah IR Sharp pada E-dump. Gambar 4.10 Tata Letak Sensor inframerah IR Sharp pada E-dump Tata letak untuk penempatan sensor inframerah IR Sharp di letakan dan di tempel di bagian atas sedikit kebawah agar tidak mengangu kinerja buka tutup otomatis E-dump, hal ini memudahkan kinerja sensor dalam membaca hambatan yang akurat. 4.2.1.2 Tata Letak Timbangan HX711 Berikut tata letak timbangan hx711 pada E-dump diletakan di bagian bawah dengan dua sisi, sisi pertama menahan teganggan dan sisi kedua menerima teganggan dari berat sampah yang telah di terima perbedaan tegangan inilah dapat di ketahui beban sampah pada E-dump. Gambar 4.11 Tata Letak Sensor timbangan hx711 29
Fungsi dari plat pertama yaitu menerima beban sampah dan fungsi plat ke dua sebagai penopang atau penyeimbang teganggan yang di terimanya. 4.2.1.4 Tata Letak Servo Pada bagian samping dari penutup tempat sampah terdapat motor servo yang berfungsi untuk mengendalikan buka tutup otomatis pada E-dump. Motor servo itu akan berkerja saat sensor IR Sharp sinyal yang berupa objek dan mengirimkannya kepada Arduino Mega 2560, dan adruino mega 2560 memberikan perintah kepada motor servo. Motor Servo Sensor IR Sharp Gambar 4.12 Rangkaian letak servo 4.2.1.4 Tata Letak inframerah buka tutup tempat sampah Terdapat sensor IR Sharp pada bagian depan tempat sampah yang berfungsi untuk mendeteksi objek (manusia) yang mendekat. Sensor akan bekerja apabila sensor terhalang oleh objek dengan jarak tertentu, dan sensor mengirim sinyal analog kepada Arduino Mega 2560. Gambar 4.13 Rangkaian Tata Letak IR Sharp 30
4.4 Rangkaian Keseluruhan Sistem Berikut rangkaian alur keseluruhan pada tempat sampah pintar E-dump. E G F B H A C D d Gambar 4.14 Keseluruhan alur rangkaian pada E-dump Keterangan dari masing-masing komponen: A = Modul HX711 B = Arduino Mega 2560 C = Sensor Inframerah IR Sharp D = Timbangan E = Servo F = Speaker G = Ethernet shield H = Modul Suara Fungsi dari masing-masing kabel diantaranya: Merah = kabel merah berfungsi mengalirkan arus positif 5v dari Arduino. 31
Hitam = kabel berwarna hitam berfungsi sebagai ground atau arus negatif. Kuning = kabel kuning berfungsi untuk menglirkan data yang sudah di proses oleh Arduino dan menghasilkan output. Hijau Biru = kabel hijau berfungsi untuk menglirkan input data kedalam Arduino. = kabel yang berfungsi untuk mengaktifkan power supply modul. 4.5 Perancangan Perangkat Lunak Setelah proses rangkaian selesai dibuat langkah selanjutnya adalah membuat perangkat lunak. Perancangan perangkat lunak bertujuan untuk mengatur kerja sistem. Secara garis besar perancangan program terdiri dari dua bagian, yaitu program utama dan program pendukung. Program utama berperan sebagai jantung perangkat lunak yang akan mengatur keseluruhan operasi yang melibatkan program-program pendukung. Sedangkan program pendukung akan melakukan kerja khusus sesuai kebutuhan dari program utama. 4.3.1 Perancangan Software Arduino IDE Untuk menyelesaikan rangkaian alat yang telah dibuat agar bisa sesuai dengan yang kita inginkan, maka tahap selanjutnya adalah membuat bahasa pemrograman untuk diupload ke board Arduino Mega. Adapun fungsi bahasa pemrograman yang akan digunakan adalah sebagai berikut: o void setup: digunakan untuk mendifinisikan mode pin atau memulai komunikasi serial o pinmode: digunakan untuk mengatur fungsi sebuah pin sebagai INPUT atau OUTPUT. o void loop: digunakan untuk fungsi yang terus menerus setelah fungsi void setup dijalankan satu kali. o Serial.begin(9600): digunakan untuk mengaktifkan fitur UART dan menginisialisasinya. o int temppin: digunakan untuk membaca sensor DS1820. 32
Aktifkan Program Arduino IDE lalu buat program pada, lalu simpan program setelah muncul penyimpanan selesai selanjutnya program dikompil untuk memeriksa apakah program sudah benar. Setelah program dikompile dan tidak ada kesalahan maka akan tampil done compiling yang berarti program sudah siap untuk di upload. Hasil kompile dapat dilihat di pada Gambar 4.15 Gambar 4.15 Program Arduino berhasil dikompile 4.6 Flowchart Pembuatan flowchart nantinya akan mempermudah bahasa pemrograman dalam merangkai perintah yang akan di lakukan sensor, mulai dari awal sensor bekerja sampai akhir sensor menyelesaikan pekerjaannya. 33
Gambar 4.16 Flowchart Buka Tutup Flowchart di atas menjelaskan alur dari sistem buka tutup pada E-dump. Dimana sensor inframerah terhalangi benda dengan jarak kurang dari 20 cm, maka sensor akan mengirimkan data kepada arduino, kemudian arduino memproses data tersebut untuk memberikan perintah kepada motor servo untuk bergerak buka tutup dan mengeluarkan suara yang sudah tersimpan melalui speaker. Gambar 4.17 Flowchart Timbangan & Sensor IR Sharp mendeteksi penuh atau tidak sampah 34
Pada flowchart di atas menjelaskan alur kerja alat yang ada di dalam tempat sampah tersebut, di mulai dari hidupnya sensor IR. IR akan membaca sesuatu yang menghalanginya dengan jarak kurang dari 20cm kemudian jika jarak sudah menerima sinyal bahwa adanya ganguan selama 5 detik maka sensor IR akan mengirimkan data sampah penuh ke Arduino. setelah sensor Ir yang bekerja sensor berat pun menerima teganggan berat/sampah yang masuk ke dalam tempat sampah tersebut, maka sensor berat akan mengirim data berat ke Arduino. kemudian dari semua data yang di terima oleh Arduino akan di kelola dalam tampilan halaman antarmuka dari sinilah informasi penuh dan berat sampah tersebut dapat termonitoring. 35